2a_fabbricazione per fusione

5/14/2018 2a_Fabbricazione Per Fusione - slidepdf.com

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1

FABBRICAZIONE PER FUSIONE

Processo tecnologico col quale si ottiene un pezzo di formavoluta versando in una forma cava il metallo preventivamenteportato allo stato liquido in un forno.

PRODOTTI

Getti: masse metalliche che, a parte lavorazioni supplementari,corrispondono in forma e dimensioni al pezzo da fabbricare;

Lingotti: masse metalliche di forma semplice (ad es.parallelepipeda) destinate a subire profonde trasformazionimediante lavorazioni per deformazione plastica.



2

Realizzazione della forma in terra da fonderia(forma transitoria)

Nella maggioranza dei casi la forma è realizzata in due parti,separate lungo il piano di divisione, allo scopo di consentirel’estrazione dei due semi-modelli impiegati per realizzare

le due semi-impronte.



FORMATURAMANUALE1. Semimodello con i

fori di riferimentoappoggiato su un piano

2. Riempimento

3. Compressione

4. Eliminazione terra ineccesso

5. Tirate d’aria

6. Staffa rovesciata,

applicazione secondaparte del modello, polveredi carbone (distaccante)

7. Seconda staffasovrapposta, sistemazione

modelli canali di colata ematerozze

8. Riempimento,compressione, tirate d’aria

9. Separazione staffe,estrazione modello,ramolaggio anime,ricomposizione



Forma metallica [conchiglia](permanente)

4

Canale dicolata

Piano di

divisione

Semi-conchigliafissa

Semi-conchigliamobile



Estrazione del pezzo dalla conchiglia

5

Estrattori

Piastra

portaestrattor



6

PEZZI CAVI

L / D << 1

(anello)

L / D >> 1

(cilindroforato)

Animaverticale

Portated’anima



Realizzazione di un anello

Pezzo da realizzare

Modello

Placca

modello

Posizionamentostaffa

Costipazioneterra dafonderia



8


Ribaltamento1a staffa edestrazione delmodello

2a staffa

Posizionamento anima(ramolaggio)



Fabbricazione delle anime

Fabbricazione di un’anima con cassa d’anima



Ciclo di fonderia

Disegno del pezzo

Estrazione del getto dalla forma

Taglio appendici (canali di colata,..)

Costruzione della forma

Solidificazione

Fusione e colata

Disegno e costruzione del modello Il modello puòessere fatto in legno,metallo, cera, …

La forma può essererealizzata in materialerefrattario (terra dafonderia)

o metallica (acciaio / ghisa).

DISEGNO DEL GREZZO



DAL DISEGNO DEL “FINITO” AL DISEGNO DEL

GREZZO E DEL MODELLO

DISEGNODEL FINITO

1. SCELTA DEL PIANO DI

DIVISIONE

2. ELIMINAZIONE DEIFORI (quelli piccoli)

3. AGGIUNTA DEI

SOVRAMMETALLI

4. ANGOLI DI SPOGLIA

5. RAGGI DI RACCORDO

DISEGNODEL GREZZO

1. COMPENSAZIONEDEL RITIRO (dallatemperatura di finesolidificazione)

2. PORTATE D’ANIMA

DISEGNO DELMODELLO



Sovrammetalli per getti in ghisa grigia

13



FUSIONE e SOLIDIFICAZIONE

TF

TC

Tatempo

METALLO PURO oLEGA EUTETTICA

Ti

TC

Ta

Tf

tempo

LEGA

Temperatura di fusione Intervallo di fusione

Il calore somministrato durante la fusione (a temperaturacostante per un metallo puro) si dice calore (latente) di

fusione. Analoga quantità deve essere sottratta durante lasolidificazione.

La solidificazione avviene con un meccanismo di nucleazione

(formazione dei germi di solidificazione) ed accrescimento.



ATTITUDINE DEI METALLI ALLA FABBRICAZIONEPER FUSIONE

FusibilitàTemperatura di fusione relativamente bassa (max 1500 -1600 °C)

Colabilità (fluidità / scorrevolezza)Attitudine a riempire completamente la forma

Mantenere l’omogeneità strutturale

La composizione del solido dovrebbe essere uguale aquella del liquido ed omogenea

Le leghe EUTETTICHE sono particolarmente fusibili ecolabili per la loro bassa Tf ed elevata scorrevolezza: le

GHISE si comportano meglio degli ACCIAI.



PROBLEMATICHE GENERALI DELLA FONDERIA

1. Come ottenere una struttura cristallina a grana fine

2. Segregazione

3. Inclusioni gassose

4. Ritiro nel passaggio di stato liquido-solido (formazione dicavità di ritiro, porosità)

5. Tensioni residue (dovute alla contrazione in fase solida)



Prova di colabilità (prova Merkel)



1. COME OTTENERE UNA STRUTTURA CRISTALLINA FINE

T

CURVA DI RAFFREDDAMENTODI UN METALLO PURO

tempo

T A seconda della velocità diraffreddamento, la solidificazione

inizia ad una temperatura un po’più bassa della temperatura diequilibrio solido-liquido.

Maggiore è la velocità dismaltimento del calore, maggioreè il SOTTORAFFREDDAMENTO,

maggiore è il n° dei germi disolidificazione.

FINE COLONNARE GROSSA

FORMA

I II III

FORMA

GRANI ALCENTRO DELGETTO



FORMAZIONE DELLA STRUTTURA CRISTALLINA


FORMA

I II III

FORMA

Ts

Temperatura di colata

Temperatura inizialedella forma

Zona fortementesottoraffreddata

Temperatura dellaforma e del liquidonei primi istanti diraffreddamento FINE COLONNARE GROSSA

FORMA

I II III

FORMA

Ts

assenza disottoraffreddamento

Formazionedi grana

colonnare



FORMAZIONE DELLA STRUTTURA CRISTALLINA


FORMA

I II III

FORMA

Ts

Profilo termico nelliquido Ts

assenza disottoraffreddamento

Formazione di pochigermi nel volume diliquido

formazione digrana grossaequiassica (nonorientata)



21

STRUTTURA CRISTALLINA FINALE


FORMA

I II III

FORMA

GRANI ALCENTRO DELGETTO

Getto di grande spessore(caso dei lingotti)



22

COME OTTENERE UNA STRUTTURA CRISTALLINA FINE

Le forme di materiale che smaltiscono facilmente il calore

(terra non essiccata, metallo) favoriscono la struttura fine.

- progettare getti non troppo spessi (usare nervature)

- usare polveri nucleanti (es. polveri di leghe Fe-Si)



23

SEGREGAZIONE

Variazione della composizione per effetto della diversa

temperatura di solidificazione dei componenti di una lega.

Diagramma di stato di una lega dove i componenti sonocompletamente miscibili sia allo stato liquido che allo

stato solido.



24

X’1

X’2

X’3

X’4



25

EFFETTI DELLA SEGREGAZIONE- La temperatura di fine solidificazione si abbassa.- Le zone che solidificano per prime sono più ricche del

componente alto-fondente.

Livello di grano

Livello del getto(grande segregazione)

+A +B



26

3. INCLUSIONI GASSOSE

La presenza di gas nel metallo fuso è dovuta:1. trascinamento durante la colata,2. assorbimento dall’atmosfera, 3. reazioni chimiche del metallo con la forma.

2. L’assorbimento dipende dalla solubilità del gas nelmetallo che aumenta con:

- pressione,- temperatura.

mls

m

m

T Tsf

s

l

Ta

Andamento qualitativo dellasolubilità del gas con la

temperatura

INCLUSIONI GASSOSE ( )



27

INCLUSIONI GASSOSE (note)

Il problema del trascinamento del gas al momento della colata si risolve conun’adeguato dimensionamento dei canali di colata.

La solubilità del gas nel metallo, qualitativamente rappresentata dal graficodella diapositiva precedente, aumenta con la pressione e con temperatura.Ciò è giustificabile dal maggiore spazio disponibile tra gli atomi che si haquando la temperatura aumenta.

La quantità di gas che effettivamente diffonde nel metallo dipende anche daltempo di esposizione del metallo fuso al gas a temperatura elevata. Perquesto motivo, è consigliabile non mantenere per lungo tempo il metallo allostato fuso e limitarne la temperatura di surriscaldamento.

La colata sotto vuoto è un metodo ottimo, ma costoso, per prevenire leinclusioni gassose.

Lo sviluppo di gas, quale conseguenza delle reazioni con il materiale dellaforma, è un fenomeno che dipende dalla natura dei due materiali a contatto.

MEZZI PER CONTRASTARE LA PRESENZA DI



28

MEZZI PER CONTRASTARE LA PRESENZA DIGAS

1. Accorgimenti nel sistema di colata (evitare il distacco della

vena fluida)

2. - non esporre il metallo liquido all’atmosfera per molto tempo - uso di barriere di sali fusi che galleggiano sul metallo

- degasaggio (es. insufflazione di argon nell’acciaio)

- fusione e/o colata sotto vuoto

3. Uso di forme essiccate



29

4. RITIRO

Quasi tutti i materiali subiscono una diminuzione di volume

nel passaggio di stato liquido -> solido.

CONSEGUENZE:formazione di cavità di ritiro e porosità

V o l u m e

Ta Ts TL

Ritiro in fase liquida

Ritiro nelpassaggio di stato

CompensatidalleMATEROZZE

Ritiro in fase solida: compensatomaggiorando le dimensioni delmodello mediante un

coefficiente di ritiro tabellato.



30

FORMAZIONE DELLA CAVITA’ DI RITIRO

Andamento delleisoterme in un angolo e

in uno spigolo del getto

Solidificazione del getto in tempi diversi

CAVITA’ DI RITIRO NEL GETTO SOLIDIFICATO

O G O



31

ALIMENTAZIONE DEL GETTO

Per evitare cavità di ritiro e porosità occorre alimentare ilgetto durante la solidificazione.

A tale scopo provvedono le “materozze” (o alimentatori).

Le materozze sono dei serbatoi che

riforniscono di metallo liquido il gettoche sta solidificando. Alla fine dellasolidificazione nelle materozze siforma un “cono di ritiro”.

Il volume del cono di ritiro è dato dal metallo fluito nel getto e

dal ritiro nel metallo nella materozza.

GETTO

MATEROZZA

CONO DI RITIRO

CONDIZIONI CHE ASSICURANO



32

CONDIZIONI CHE ASSICURANOL’ALIMENTAZIONE DEL GETTO

termicoscambiodiSuperficie

Volume

S

V M

Per superficie di scambio termico si intende quella a contatto conla forma (o quella affiorante esposta all’aria)

Il tempo di solidificazione è tanto maggiore quanto maggiore è ilmodulo termico.

Modulo termico di figure geometriche semplici:

662

3 D

D

D M

634

3

4

2

3

D R

R

R

M

Cubo di lato D

Sfera di diametro D (inscritta nel cubo)

MODULO TERMICO

MODULO TERMICO



33

MODULO TERMICO

Essendo i moduli uguali, si può ritenere, con buonaapprossimazione, che il tempo di solidificazione del cubo e della

sfera ad esso inscritta siano uguali.

In realtà, gli spigoli del cubo solidificano più velocemente delcentro delle facce, essendo maggiore la superficie di scambiotermico degli spigoli.

Nel caso di un getto di forma complessa, si può valutare il tempodi solidificazione delle varie zone suddividendo idealmente il gettoin sottoparti di forma semplice e calcolandone il modulo.

Ad esempio, per il getto in figura, avente spessore 100 mm(perpendicolarmente al disegno), risulta:

mm M 201005

1002

3

1

mm M 7,231005010015031502

1001502

2

2

100

100

150

150

M1

M2

SOLIDIFICAZIONE DIREZIONALE



34

SOLIDIFICAZIONE DIREZIONALE

Inoltre, per assicurare l’alimentazione del getto, la fine della

solidificazione deve avvenire progressivamente a partire dalle

parti più distanti fino a quella a contatto con la materozza(SOLIDIFICAZIONE DIREZIONALE).

12

3

Per assolvere al loro compito, le materozze devono solidificareper ultime. Questa condizione viene rispettata se il modulo di

una materozza è maggiore del modulo della parte del getto cuiessa è attaccata.

m

Si adotta laseguente

regola pratica: alimentata partem

ii

M M

M M

2,1

1,1 1

Il modulo delle sottoparti a contatto deve

aumentare progressivamente.

CASO DI UNA PIASTA DI SPESSORE “S”



35

CASO DI UNA PIASTA DI SPESSORE “S”

Piastra vista in sezione

Modulo dellamaterozza:

1444

42

2

H

D H

DH

D DH

H D

M m

Materozzacilindrica

22

33

44

2

3

3

2

3

2

2

3

1

S

S

S M

S

S

S M

S

S

S M

1

3

2

La materozza va posizionata al centro della piastra.

Collare di attacco

NB: dato il piccolo spessore della terra che circonda il collare, lo scambio termico è trascurabile sututta la superficie di base della materozza (che viene quindi esclusa dal calcolo del modulo).

Materozza

M t d id il l d ll t



Metodo per ridurre il volume della materozza

Influenza delraffreddatore e dellacoibentazione sulle

dimensioni dellamaterozza

[Metals Handbook…]

DIMENSIONAMENTO DELLE MATEROZZE



37

DIMENSIONAMENTO DELLE MATEROZZEMetodo di CAINE

abY c X )()(

xc

yZona pezzibuoni

Cavitàdi ritiro

b

g

m

M

M

X

Mm = modulo della materozzaMg = modulo della parte del getto

alla quale si attacca la materozza

V = Volume della materozzaVga = volume della parte del getto

alimentata dalla materozza

ga

m

V

V

Y

a = costante sperimentale 0.1b = ritiro del liquido + contrazione nel passaggio L Sc = costante dipendente dalle condizioni di smaltimento calore tragetto e materozza: C = 1 per materozza non coibentata, C < 1materozza coibentata.

Raggio d’influenza delle materozze



Raggio d influenza delle materozze

Solidificazione dendritica

R i d’i fl d ll t




Nel caso delle piastre, o in getti con parete sottile, laformazione di dendriti può portare a chiusura delcollegamento fra la zona che sta solidificando e la materozza.

Spessoresolidificato

Dendriti

Raggio d’infl en a delle matero e



40


acciaio k = 3,5 - 5ghisa k = 5bronzo k = 5 - 8leghe leggere k = 5 - 7effetto di bordo k = 2.5

raffreddatori k = 1

Sk R

Raggio diinfluenza:

Raffreddatori



Raffreddatori

Posizionamento raffreddatori

Cricche a caldo dovute allaforma non corretta dei

raffreddatori

4 RITIRO IN FASE SOLIDA



42

4. RITIRO IN FASE SOLIDA

Ritiro di un getto “ostacolato” dalla forma

e possibile formazione di cricche; ampiraggi di raccordo evitano questo pericolo.

Differenze di temperatura fra parti spesse e parti sottili che siraffreddano a diversa velocità

Tendenza ad assumere lunghezze diverse

Tensioni di ritiro

Deformazioni permanenti

Tensioni residue

Inflessione del pezzo causata

dalle tensioni di ritiro.AB

GENESI DELLE TESIONI DI RITIRO



43


A

B

B

L0

T f

T

amb

T B

T A

velocità di raffreddamento

t

dt

dT

Getto formato

da 3 barrevincolate alleestremità dadue blocchi

rigidi.

MA >> MB

La differenza tra imoduli genera unadiversa velocità diraffreddamento.




44


)(

)(

)(

0

0

0

B A A B

A f A

B f B

T T L L L

T T L L

T T L L

Se le barre fossero libere ad unaestremità, si avrebbero ritiri:

T f

T

amb

T B

T A

tt

La presenza del vincolo fa nasceredue forze, di trazione su B e dicompressione su A, che riportano lebarre alla stessa lunghezza.Quest’ultima risulterà intermedia tra

le due lunghezze libere.

A

B

L0

A

B

Lunghezzelibere

B

1450




45


E L

E LT T L L L B A

B A A B

000 )(

E L L

E

L L

B

B

A

A

0

'

0

'

Gli apici servono pernon confondere gliallungamenti dovuti alle

tensioni da quelli termici.

In campo elastico, l’allungamento

delle B e l’accorciamento di A sono

ricavabili dalla legge di Hooke:

0 L

L E E

A

B

L0

A

B

FA

FB

Dall’equilibrio delle forze FA = 2 FB, si ottiene larelazione tra le tensioni.

A

B B

A

B B A A

S

S

SS

2

2

Equ. congruenza

Equ. di equilibrio

B

B

ANDAMENTO DELLE TESIONI DI RITIRO



46

ANDAMENTO DELLE TESIONI DI RITIRO

)(2

2

)(

2

B A

B A

B A

B A

B A

A B

T T E SS

S

T T E

SS

S

Diagramma temporale delletensioni di ritiro nel casoelastico, con le ipotesi:

• temperatura T uniformeall’interno delle barre

• E, : indipendenti dallatemperatura

T f

T amb

T B

T A

d

d

T

t

t t*

velocità di raffreddamento uguale

t

B

A

t*

GENESI DELLE TESIONI RESIDUE



47

GENESI DELLE TESIONI RESIDUE

f

Ipotesi- materiale con comportamentoelasto-plastico perfetto- tensione di flusso plasticosupposta fissa al valore in figura*

A causa dell’allungamento

plastico di B si arriva ad unistante t** dove le barre avrannola stessa lunghezza libera, manon la stessa temperatura:tenderà ad accorciarsi di più labarra più calda.

t

B

A

A

r

B

r

t*

t**f

T f

T amb

T B

T A

d

d

T

t

tt*

velocità di raffreddamentouguale

* Cedono plasticamente le barre Bquando raggiungono la tensione di

flusso plastico

OSSERVAZIONI SULLE TESIONI RESIDUE



48

OSSERVAZIONI SULLE TESIONI RESIDUE

f

Alle ipotesi precedenti si dovrebbe aggiungerela variabilità della tensione di flusso plasticocon la temperatura.

• L’andamento dei precedenti diagrammi non cambia se si

ipotizza un cedimento plastico per compressione di A

• Le tensioni residue hanno segno opposto rispetto alletensioni di ritiro• Il calcolo predittivo delle tensioni residue è estremamente

difficile.

Metodi per ridurre le tensioni residue:1. PROGETTAZIONE: evitare brusche variazioni di sezione2. PROCESSO: uso di raffreddatori e coibenti3. Sottoporre il getto al trattamento termico di distensione:

l’agitazione termica degli atomi ne determina lievi

spostamenti con conseguente riduzione delle tensioni.

EFFETTO DELLE TENSIONI RESIDUE SUI PEZZI LAVOATI



49

Effetto dell’asportazione di

materiale sulla parte tesa

A

B

A Il pezzo,essendosimmetrico, si

mantiene rettilineoanche in presenzadi tensioni residue.

Nel caso in cui

il materialerimosso fossesoggetto atensioni residuedicompressione,la superficielavoratadiventerebbe

concava.

COMPRESSIONE

TRAZIONE

La superficielavoratadiventa

convessa.

EFFETTO DELLE TENSIONI RESIDUE SUI PEZZI LAVOATI



50

A

B

RAFFREDDATORE

COIBENTE

A

B

A

B

AB

RAFFREDDATORE

INTERNO

DAL DISEGNO DEL PRODOTTO FINITO AL



51

DAL DISEGNO DEL PRODOTTO FINITO ALDISEGNO DEL GREZZO E DEL MODELLO

Disegno del prodotto finito

Disegno del grezzo- scelta del piano di divisione

- sovrammetalli, angoli di spoglia, raggi di raccordo

- fori• piccoli: eliminare (realizzare successivamente al trapano)

• grandi: ANIME

Disegno del modello- maggiorazione dimensioni per contrazione in fase solida- prevedere portate d’anima

SCELTA DEL PIANO DI DIVISIONE



52

SCELTA DEL PIANO DI DIVISIONE

I sottosquadri sono delle“rientranze” nella geometria

del modello che non nepermetterebberol’estrazione dalla forma.

La scelta del piano didivisione deve essere fattain modo da evitare, perquanto possibile, isottosquadri.

OK

NO

La cavità entro la quale viene colato il metallo è realizzatamediante l’accoppiamento di due semiforme, ognuna

recante una parte dell’impronta.

CONCETTO DI SOTTOSQUADRO



53


Pezzo da ottenereImpronta (cavità)

Terra da fonderia:sabbia + argilla +acqua




54


Placca modello

Semi-modello

Costipazione della terraintorno al modello

Ribaltamento dellasemi-forma

Estrazione del modello

Realizzazione della semiforma inferiore




55


RibaltamentoCostipazione della terraintorno al modello

Il tentativo di estrazione del

modello produrrebbe iltrascinamento della terra.

Le parti rientranti del pezzo(i volumi indicati con le frecce)

si chiamano “sottosquadri”

Realizzazione della semiforma superiore




56


Pezzo da ottenere

Scelta corretta del piano di divisione

SemimodelloPlacca modello

Piano didivisione(PD) dellestaffe

Possibili soluzioni



Possibili soluzioni

57

Problemi di estraibilità del modello



Problemi di estraibilità del modello

58

Possibili soluzioni



Possibili soluzioni

59

(1)Modifica del

progetto (2)

Introduzionedi tasselli

(3)Modello

scomponibile

CONCETTO DI ANGOLO DI SPOGLIA (SFORMO)



60

CONCETTO DI ANGOLO DI SPOGLIA (SFORMO)

Pezzo da ottenere

Sabbia +legante

Durante la corsa di estrazione del modello, lostrisciamento delle pareti perpendicolari al piano didivisione può provocare il trascinamento della sabbia.

Con l’inserimento degli

angoli di spoglia, il modellosi allontana immediatamente

dalla forma.

ANIME



61

Hanno il compito di impedire al metallo di occupare la partedestinata a formare una cavità.

Sono realizzate con materiale simile a quello della forma,ma devono avere caratteristiche di refrattarietà esgretolabilità migliori.

E’ necessario prevederezone di supporto (portated’anima).

Si chiamanoportate d’anima

le sporgenze previste sulmodello, le estremità delleanime destinate all’appoggio

e le cavità realizzate nella

forma per tale scopo.

Portated’anima

Pezzo forato

Anima

CLASSIFICAZIONE DEI PROCESSI DI FUSIONE



62

CLASSIFICAZIONE DEI PROCESSI DI FUSIONE

Formatura transitoria in terra da fonderia

- Modello permanente (generalmente di legno)- Modello transitorio (cera persa, polistirene)

Colata in forme permanenti (conchiglie: forme metallichefatte generalmente in acciaio)

TERRE DA FONDERIA



63

TERRE DA FONDERIA1 PLASTICITA'2 COESIONE

3 REFRATTARIETA'4 PERMEABILITA'5 SGRETOLABILITA'

SABBIA SILICEA (quarzo: SiO2) + LEGANTI + ADDITIVI

Nel caso più comune:• Refrattario: Sabbia silicea• Legante: Argilla + acqua

• Additivi

Forma e dimensioni dei granidella sabbia di quarzo

Tutte le fonderie sono dotatedi un impianto di

rigenerazione delle terre.

FORMATURA IN TERRA DA FONDERIA



64

FORMATURA IN TERRA DA FONDERIA

• Manuale (getti in numero limitato, getti molto grandi)• A macchina

Requisiti da soddisfareCompattazione uniforme per assicurare resistenza adeguata epermeabilità

PRESSATURADAL BASSO

Il migliore risultatoviene ottenuto

associando allacompressioneuna vibrazione(macchine ascossa e

compressione).

(maggiore densitàdella terra a contatto

col modello)

PRESSATURADALL' ALTO

vibrazione

ALTRI SISTEMI DI FORMATURA



65

S S O U

Si differenziano per il tipo di materiale di formatura impiegatoe/o per il legante, ad esempio:

• formatura in sabbia-cemento (getti di grandi dimensioni)• formatura a guscio• formatura a modello perso…

Tali sistemi vengono impiegati per soddisfare varie esigenze,quali:- maggiore precisione dimensionale,- migliore finitura superficiale,- maggiore resistenza della forma,

- realizzazione di pezzi in serie, ecc.,che si presentano di volta in volta al variare del materiale e deltipo di pezzo da produrre.

Si esamineranno di seguito la formatura a guscio e la formatura a ceraersa.

FORMATURA A GUSCIO



66

C(Shell Molding o Processo Croning)

Refrattario : sabbia di quarzo a

grani tondi pre-rivestitaLegante : resina termoindurente(es. fenolica)

Vantaggi

- buone tolleranze- buona finitura- maggiore isolamentotermico rispetto alla forma

in terra: spessori sottili(min. 2.5 - 1.5 mm)- adatto anche per lafabbricazione delle ANIME- adatto per medie e grandiserie

Limitazioni- piccole dimensioni (< 20

kg)

FORMATURA A MODELLO TRANSITORIO



67

a) Formaturaconvenzionale

b) Formatura a guscio

(investment casting)

a) b)

Immersioni e spruzzatureripetute

Altre denominazioni:formatura a “cera persa”,

formatura di precisione.

FORMATURA A CERA PERSA



68

Applicazioni

- materiali altofondenti -> alta resistenza -> difficili da lavorare- leghe leggere (settore aeronautico)- produzioni in serie

Vantaggi

- ottime tolleranze (forma non divisa)- ottima finitura- pezzi di forma complessa

Limitazioni

- nella realizzazione delle anime- elevato costo della manodopera e dei materiali- pezzi piccoli (Lmax = 300 mm, Smin = 0.8 mm, max = 0.5 - 5 kg)

COLATA IN CONCHIGLIA



69

La conchiglia è una forma metallica (acciaio o ghisa) formata da due valve inciascuna delle quali è stata ricavata, mediante lavorazioni per asportazione ditruciolo, una semi-impronta del getto da ottenere, dei canali di colata e delle

materozze.In genere, la colata in conchiglia viene impiegata per produzioni di grandi seriedi pezzi in materiale con temperatura di fusione non elevata (materiali nonferrosi).Caratteristiche comuni dei pezzi ottenuti sono:- elevata precisione dimensionale,- ottima finitura superficiale,- grana fine (per l’elevata velocità di raffreddamento).

Ad eccezione dei lingotti, le dimensioni dei pezzi sono limitate da esigenzecostruttive della macchina.

La conchiglia non è in grado di smaltire i gas eventualmente intrappolati nelmetallo (sono generalmente ricavate delle tirate lungo il piano di divisione).

Colata a gravità: utilizza la forza di gravità per il riempimento della formaColata sotto pressione

Caso particolare è la colata centrifuga usata per produzione di tubi, anelli, ecc,

COLATA IN CONCHIGLIA SOTTO PRESSIONE



70

1. Macchine a camera (di pressione) CALDA: INIETTOFUSIONE

Materiali- Leghe Piombo / Stagno Tcolata = 250 - 300 °C- Leghe di Zinco 500 - 600 °C- Leghe di Magnesio 600 - 700 °CCompressione mediante:

- Gas in pressione 2 - 6 MPa- Pistone tuffante 4 -15 MPa

2. Macchine a camera FREDDA: PRESSOFUSIONE

Materiali (leghe)- Leghe di Alluminio 650 - 700 °C- Leghe di Rame 1000 - 1100 °C

Compressione mediante: cilindro-stantuffo 150 MPaIl metallo viene introdotto nella camera di pressione ad unatemperatura compresa nell’intervallo di fusione.

MACCHINE PER INIETTOFUSIONE



71

Macchina acamera

oscillante

Macchina a pistonetuffante

estrazione

riempimento

compressione

MACCHINE A CAMERA FREDDA



72

Macchina a camera verticale

Riempimento Compressione Estrazione

estrattore

semi-conchiglia mobilesemi-conchiglia fissa



73

MACCHINA ACAMERA FREDDA

ORIZZONTALE

Macchina acamera fredda da

1500 ton

Schema

Leva a ginocchiera

ESEMPI DI PEZZI PRESSOFUSI



74

Supporto semiasse,peso 2.5 kg

Telaio dibicicletta

Corpo grezzoattuatore automatico

Mozzi dimotocicloanteriore e

posteriore

COLATA INCONCHIGLIA SOTTO

Es. di conchiglia con tassello mobile

http://www.nuovafondal.it/images/valbia_2_big.jpg

http://www.nuovafondal.it/images/valbia_1_big.jpg

http://www.nuovafondal.it/images/372big.jpg

http://www.nuovafondal.it/images/bici_big.jpg



75

CONCHIGLIA SOTTOPRESSIONE

Caratteristiche• ottime tolleranze e finiture

• elevati costi delle macchine

• elevato costo delle conchiglie

- sono di acciaio legato al W, Cr- durata anche 100.000 pezzi

Applicazioni

• produzione in grande serie

• pezzi piccoli• spessori minimi 2.5 mm

• forme semplici

(sottosquadri: anime metalliche,

tasselli mobili costi )



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tassellomobile

COLATA CENTRIFUGA



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CONCHIGLIARAFFREDDATA

Colata centrifuga orizzontale

Impiegata per la produzione di tubi.

Caratteristiche peculiari:

- assenza di porosità (il gas che si libera dal metallo si raccoglieal centro per la minore forza centrifuga cui è soggetto)- Struttura cristallina fine (elevata velocità di smaltimento del

calore da parte delle conchiglia)

Il motoorizzontale serveper distribuire ilmetallo in modouniforme.

siviera

Colata centrifuga verticale



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anelliD/H >>1

g

PRODUZIONE DEI LINGOTTI



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Lingotti: blocchi di metallo ottenuti per solidificazione in formemetalliche (lingottiere) destinati sempre a successive lavorazioniper deformazione plastica

b = 150 – 800 mm

h = 3 - 7

b

I lingotti presentano sempre le tre strutture caratteristiche: fine in superficie,colonnare, grana grossa al centro, che scompaiono con la ricristallizzazione

conseguente alla successiva lavorazione plastica a caldo.

Colata diretta col. in sorgente

Sistema di afferraggiodella lingottiera

COLATA CONTINUA



Ottenimento di semilavorati destinati a successive lavorazioni perdeformazione plastica

+ produttività, qualità prodotti- costi di impianto

bacino intermedio(paniera)

lingottieramobile

metallo liquido

metallo solido

Particolare lingottiera

2a_fabbricazione per fusione

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